如何用Arduino设置GRBL和控制数控机床

如果你正在思考或正在制作自己的数控机床，那么你很可能会遇到GRBL这个术语。所以在本教程中，我们将学习什么是GRBL，如何安装和如何使用它来控制基于Arduino的数控机床。

此外，我们将学习如何使用通用G-code Sender，一个流行的开源GRBL控制器软件。

GRBL是什么?

GRBL是一个开源软件或固件，使数控机床运动控制。我们可以很容易地将GRBL固件安装到Arduino上，因此我们立即得到一个低成本、高性能的数控控制器。GRBL使用G-code作为输入，通过Arduino输出运动控制。

为了更好的理解，我们可以看看下面的图表:

从图中我们可以看到GRBL发生在CNC机床工作原理的“大图”中。这是一个固件，我们需要安装或者上传到Arduino上，这样它就可以控制数控机床的步进电机。换句话说，GRBL固件的功能就是翻译ag亚博网站 进电机运动。

所需的硬件

• Arduino-如前所述，我们需要Arduino来安装GRBL。具体来说，我们需要一个基于Atmega 328的Arduino板，这意味着我们可以使用Arduino UNO或Nano。
• 步进电机——很明显,步进电机提供机器的运动。
• 司机- 用于驱动步进电机，我们需要驾驶员和常见的选择，当涉及到较小的DIY CNC机器时（使用NEMA 14或17脚步）是A4988或DRV8825司机。
• Arduino数控盾- 将步进器驱动程序连接到Arduino，最简单的方法是使用Arduino CNC屏蔽。它采用了所有Arduino引脚，提供了一种连接所有内容，步进电机，主轴/激光器，限位开关，冷却风扇等的简便方法。

请注意，这些只是基本的电子元件，我们需要了解数控机床如何工作。

事实上，作为一个所有东西都需要连接的例子我们可以看看我的DIY数控泡沫切割机．

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该CNC机器的主要工具是一种热线，可以容易地熔化或切入苯乙烯泡沫塑料并制造我们想要的任何形状。有关更多详细信息，我如何制造机器以及您如何检查特定教程的工作原理。

尽管如此，我们在这篇文章中将以这台机器为例，因为它的工作原理适用于任何其他数控机床，无论是铣床还是激光机床。

如何安装grbl

首先，为了能够安装或上传GRBL到Arduino，我们需要Arduino IDE．

然后我们可以下载GRBL从github.com固件．

下载它的。zip文件，然后按照以下步骤:

• 打开grbl-master.zip文件并解压文件
• 打开Arduino IDE，导航到Sketch > Include Library > Add .ZIP Library…

• 导航到解压的文件夹“grbl-master”，在那里选择“grbl”文件夹并点击打开文件。现在我们要把GRBL作为Arduino图书馆。

• 接下来，导航到文件>示例> grbl > grblUpload。一个新的草图会打开，我们需要把它上传到Arduino板。代码可能看起来很奇怪，因为它只有一行，但不用担心，所有的事情都在库的后台发生。我们只需要选择Arduino板，COM端口然后点击上传按钮，就完成了。

GRBL配置

此时，我们应该配置或调整GRBL到我们的机器上。我们可以通过Arduino IDE的串行监视器来实现。一旦我们打开串行监视器，我们将得到一个像“Grbl 1.1 1h [' $ ' for help]”的消息。如果您看不到此消息，请确保将波特率更改为115200。

如果我们输入" $$ "，我们将得到一个命令或当前设置的列表，它们看起来像这样:

100美元= 250.000 (x,步骤/毫米)
101美元= 250.000 (y,步骤/毫米)
$ 102 = 3200.000（z，步骤/ mm）
110美元= 500.000（x最大速率，mm / min）
111美元= 500.000（y最大速率，mm / min）
$ 112 = 500.000（z最大速率，mm / min）
$ 120 = 10.000（X Accel，MM / SEC ^ 2）
$121=10.000 (y加速，mm/sec^2)
$ 122 = 10.000（Z Accel，MM / SEC ^ 2）

所有这些命令都可以或应根据我们的数控机床进行调整。例如，使用First命令，$ 100 = 250.000（x，步骤/ mm），我们可以调整每mm的步骤，或者我们可以指定电机应使我们的X轴移动到1 mm的步骤。

但是，我建议留下这些设置。使用控制器软件根据我们的机器调整它们的更简单方法，我们将在下一节中解释。

GRBL控制器

所以一旦我们安装了GRBL固件，现在我们的Arduino就知道如何读取G-code，以及如何根据G-code控制数控机床。然而，为了将G-code发送到Arduino，我们需要某种接口或控制器软件来告诉Arduino该做什么。实际上，有许多开源和商业程序都是出于这个目的。当然，我们将坚持开源，所以作为一个例子，我们将使用Univarsal刀位点发送方．

如何使用通用G代码发件人

对于此示例，我将使用2.0平台版本。下载后，我们需要提取ZIP文件，转到“Bin”文件夹并打开任何可执行的“UGSplatfrom”文件。这实际上是一个Java程序，所以为了能够运行这个程序，首先需要安装Java运行时环境．

我们打开通用G代码发件人后，首先我们需要配置机器，或配置前面所示的GRBL参数。为此目的，我们将使用UGS设置向导，通过Arduino IDE的串行监视器，可以更方便地手动键入命令。

这里的第一步是选择波特率，应该是115200，以及我们的Arduino所连接的端口。一旦我们将Universal G-code sender与Arduino连接起来，下一步我们就可以检查电机的移动方向。

如果需要，我们可以通过向导反转方向，或者手动翻转Arduino CNC Shield上的电机连接。

在下一步中，我们可以调整我们前面提到的步骤/ mm参数。在这里，了解如何调整它是更容易的，因为设置向导将计算并告诉我们我们应该更新参数的值。

默认值为250步/ mm。这意味着，如果我们单击“X +”按钮，电机将制作250步。现在根据电机的物理步骤数量，所选步进分辨率和传输类型，机器将移动一定距离。使用统治者我们可以测量机器所做的实际运动并在“实际移动”字段中输入该值。基于此，向导将计算并告诉我们要更改步骤/ mm参数的值。

在我的情况下，对于我制造的DIY数控机器，机器移动3mm。据此，向导建议将步骤/ mm参数更新为83的值。

随着这个值的更新，机器现在可以正确地移动，软件中的1毫米意味着数控机床的1毫米。

在UGS控制台中，当我们执行每个操作时，我们可以看到所执行的命令。我们可以注意到，通过更新steps/mm参数，UGS程序实际发送到Arduino，或GRBL固件的命令，我们前面提到。这是默认值:$100=250.000 (x，步长/毫米)，现在我们更新为每毫米83步长:$100=83。

在下一步，我们可以启用限位开关，并测试它们是否工作正常。

取决于它们是常开连接还是常闭连接，我们也可以在这里将它们倒置。

这里值得注意的是，有时我们需要禁用Z轴限位开关。这是我的DIY数控泡沫切割机的情况下，我不需要Z轴限制开关，我不得不禁用它，以便能够正确地回家的机器。因此，要做到这一点，我们需要编辑位于Arduino库文件夹(或Documents\Arduino\libraries)中的config.h文件。

在这里，我们需要找到归位循环线和注释的默认设置为3轴数控机床和取消注释的设置为2轴机床。为了使更改生效，我们需要保存文件并将grblUpload草图重新加载到我们的Arduino板。

然而，在下一步，我们可以启用或禁用的归航数控加工。

使用“尝试归位”按钮，机器将开始朝向极限结束开关移动。如果它相反的方式，我们可以轻松地反向方向。

最后，在安装向导的最后一步，我们可以为我们的数控机床启用软限制。

软限制可防止机器超出设定的工作区域。

结论

所以，多亏了GRBL固件和Arduino，我们可以很容易地设置和让我们的DIY数控机床运行。当然，在本教程中我们只介绍了基础知识，但我认为这足以理解事情是如何工作的，以及如何让我们的第一台数控机床启动和运行。

当然，还有许多其他设置和功能可用，因为GRBL是真正有能力的CNC控制器固件。GRBL文档详细解释了所有这些，所以你可以随时查看他们的github.com上的wiki页面．

此外，还有许多其他的开源GRBL控制器程序，如通用g代码发送器，这里有几个:GRBLweb (Web浏览器)，GrblPanel (Windows GUI)， grblControl (Windows/Linux GUI)， Easel(基于浏览器)等。你应该探索它们，看看哪一个最适合你。